JP3803231B2

JP3803231B2 - 階調補正装置

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Publication number: JP3803231B2
Application number: JP2000193462A
Authority: JP
Inventors: 靖利山本; 隆坂口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: JP2002016804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばビデオカメラなどに用いられる階調補正装置、媒体及び情報集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の階調補正装置としては特開平４−４５４８６号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
図１０に従来の階調補正装置の構成図を示す。図１０において、１は入力端子、２は高周波成分抽出回路、４はマイクロコンピュータ、５は階調補正手段、７は加算器、８は出力端子、９は高周波成分抑圧回路である。
【０００４】
従来の階調補正装置では、入力端子１より入力した入力信号Sinに対し、マイクロコンピュータ４で入力信号の１画面分に相当する輝度値のヒストグラムを算出し、検出したヒストグラムに応じて、傾きが変わるような階調補正特性を算出する。階調補正特性はヒストグラムの分布が大きいところは傾きが大きく、分布が小さいところは傾きが小さくなるように設定する。
【０００５】
マイクロコンピュータ４でヒストグラムが算出されている間に入力信号Sinはフレームメモリ１１に貯えられる。
【０００６】
階調補正手段５ではマイクロコンピュータ４で算出した階調補正特性に従ってフレームメモリ１１に貯えられていた１画面分の入力信号Sinに対して階調補正してコントラストが改善された階調補正信号Seqが出力される。
【０００７】
階調補正手段５から出力される階調補正信号Seqは高周波成分抑圧回路９に入力され、高周波成分が抑圧され階調補正信号の低周波成分である階調補正低周波信号Seqloが出力される。
【０００８】
また、入力端子１に入力された入力信号は高周波成分抽出回路２により、高周波信号Shiが抽出される。
【０００９】
加算器７では高周波成分抽出回路から出力される高周波信号Shiと高周波成分抑圧回路９から出力される階調補正低周波信号Seqloが加算され、合成信号Soutとして出力端子８より出力される。
【００１０】
このように従来の階調補正装置では、高周波成分に対しては階調補正特性を与えない。従って、階調特性が抑圧された部分に関しては、高周波成分の階調特性は抑圧されないので、階調特性が抑圧された部分に関する解像感の劣化をより少なくすることが出来る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような階調補正装置では、解像感に影響を与える高周波成分に対し、階調補正特性を与えていないので、階調補正により階調特性が強調された部分は相対的に解像感が劣化するという課題がある。
【００１２】
本発明は、上記課題を考慮し、階調補正により階調特性が強調された部分も相対的に解像間が劣化することがない階調補正装置、媒体及び情報集合体を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために第１の本発明（請求項１に対応）は、入力信号に非線形な階調特性を与えて階調補正を行い、階調補正信号を出力する階調補正手段と、
前記出力された階調補正信号において階調特性が抑圧された部分に関してその高周波成分の階調特性が抑圧されないように、かつ前記出力された階調補正信号の階調特性が強調された部分に関してその高周波成分の階調特性が強調されるように前記出力された階調補正信号を加工する加工手段とを備え、
前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出して、高周波信号を出力する高周波成分抽出手段と、前記出力された高周波信号に前記入力信号と実質上同等の階調特性で階調補正を行い、階調補正高周波信号を出力する高周波信号階調補正手段と、前記階調補正信号と前記高周波信号と前記階調補正高周波信号とを合成する信号合成手段とを有することを特徴とする階調補正装置である。
【００１４】
また、第２の本発明（請求項２に対応）は、入力信号に非線形な階調特性を与えて階調補正を行い、階調補正信号を出力する階調補正手段と、
前記出力された階調補正信号において階調特性が抑圧された部分に関してその高周波成分の階調特性が抑圧されないように、かつ前記出力された階調補正信号の階調特性が強調された部分に関してその高周波成分の階調特性が強調されるように前記出力された階調補正信号を加工する加工手段とを備え、
前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出して、高周波信号を出力する高周波成分抽出手段と、前記入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲインを算出する高周波信号ゲイン算出手段と、前記高周波信号ゲイン算出手段で得られたゲインにより前記高周波信号のゲインを調整する高周波信号ゲイン調整手段と、前記階調補正信号と高周波信号ゲイン調整手段から出力されるゲイン調整後の高周波信号を合成する信号合成手段とを有することを特徴とする階調補正装置である。
【００１５】
また、第３の本発明（請求項３に対応）は、前記高周波信号ゲイン算出手段は、前記入力した階調補正特性のゲインに所定の定数を加えたものを前記高周波信号に与えるゲインとすることを特徴とする第２の本発明の階調補正装置である。
【００１６】
また、第４の本発明（請求項４に対応）は、前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出して、第１の高周波信号を出力する第１の高周波成分抽出手段と、
前記出力された階調補正信号の高周波成分を抽出して、第２の高周波信号を出力する第２の高周波成分抽出手段と、
前記階調補正信号と前記第１の高周波信号と前記第２の高周波信号とを合成する信号合成手段とを有することを特徴とする第１または第２の本発明の階調補正装置である。
【００１７】
また、第５の本発明（請求項５に対応）は、前記階調補正特性は、前記入力信号を複数のレベルに分割した際の分割レベル内の代表点におけるゲインで表されるものであり、
前記階調補正手段は、前記入力信号に対応したゲインを前記代表点におけるゲインから補間処理によって得ることを特徴とする第１〜第４の何れかの本発明の階調補正装置である。
【００１８】
また、第６の本発明（請求項６に対応）は、前記補間処理は、前記出力信号の前記入力信号レベルに関する少なくとも２階微分が連続になるように行われることを特徴とする第５の本発明の階調補正装置である。
【００２２】
次にこのような本発明の動作を説明する。
【００２３】
上記本発明は、第1の高周波成分抽出手段、階調補正手段、第２の高周波成分抽出手段、信号合成手段で構成され、第1の高周波成分抽出手段は、入力信号の高周波成分を抽出し第1の高周波信号を出力し、階調補正手段は、入力信号に非線形な階調特性を与え階調補正信号を出力し、第２の高周波成分抽出手段は、階調補正信号の高周波成分を抽出し第2の高周波信号を出力し、信号合成手段は、階調補正手段から出力される階調補正信号と第1の高周波成分抽出手段から出力される第1の高周波信号と第２の高周波成分抽出手段から出力される第２の高周波信号とを合成することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１の階調補正装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
実施の形態１では、階調補正されていない高周波信号と、階調補正された高周波信号を階調補正信号と合成することにより、階調補正により階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない階調補正装置について説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態１の階調補正装置の構成を表す構成図である。
【００２７】
図１において１は入力端子、２は第１の高周波成分抽出回路、３はヒストグラム検出手段、４はマイクロコンピュータ、５は階調補正手段、６は第２の高周波成分抽出回路、７は加算器、８は出力端子、１０は波形調整回路、１１はフレームメモリである。
【００２８】
なお、本実施の形態の第１の高周波成分抽出回路２は本発明の第１の高周波成分抽出手段の例であり、本実施の形態の第２の高周波成分抽出回路６は本発明の第２の高周波成分抽出手段の例であり、本実施の形態の加算器７は本発明の信号合成手段の例である。
【００２９】
次に、このような本実施の形態の動作を説明する。
【００３０】
入力端子１に入力された入力信号Sinはヒストグラム検出手段３に入力され、１画面分の信号のヒストグラムが検出される。ヒストグラムは入力信号のレベルごとの頻度分布であり、どの信号レベルに画像の出現頻度が集中しているかを表している。信号レベルの分割数は多いほど細かな階調補正が可能となるがそれに対して回路規模は大きくなる。本実施の形態では分割レベル数は１６とし、入力信号の分布範囲である入力ダイナミックレンジを１６等分するものとする。
【００３１】
ヒストグラム検出手段３では１６個の分割レベルに対応する輝度値の分布であるヒストグラムデータＨ(０)からＨ(１５)が得られる。ここで、Ｈ(０)は０段目、Ｈ(１５)は１５段目のヒストグラムデータであり、０段目から順に低輝度部から高輝度部への分割レベルを表す。
【００３２】
図２(ａ)にヒストグラムの例を示す。図２(ａ)で横軸は１６個の分割レベル、縦軸は各分割レベルに対応した頻度であるヒストグラムデータである。図２(ａ)では分割レベル３の低輝度部と分割レベル１２の高輝度部を中心に頻度が分布しており、逆光、あるいは過順光のシーンを表している。
【００３３】
ヒストグラムデータＨ(n)の大きさは、入力信号のサンプル数に依存し、サンプル数が多いほど安定した値が得られるがマイクロコンピュータ内での処理には負荷がかかる。１画面分のサンプル数は５１２サンプルもあれば十分であり、ヒストグラム検出手段３では入力信号に対して１画面で５１２サンプル検出するようにサンプル間隔が調整される。
【００３４】
以上のようにして求められた１６個のレベルに対応するヒストグラムデータＨ(０)からＨ(１５)はマイクロコンピュータ４に転送される。
【００３５】
マイクロコンピュータ４内では、ヒストグラムデータＨ(０)からＨ(１５)を用いて階調補正特性を算出する。階調補正特性ＳＨ(ｎ)はヒストグラムデータＨ(０)からＨ(１５)の累積積分値ＳＨ(０)からＳＨ(１５)により得る。累積積分値ＳＨ(n)は、Ｈ(n)を用いて、次に示す数１で表される。
【００３６】
【数１】
ＳＨ(n)＝ΣＨ(k) k=0,1,2,・・・,n
図２(ｂ)に階調補正特性を示す。図２(ｂ)で横軸は分割レベル、縦軸は階調補正特性を表す累積積分値ＳＨである。
【００３７】
階調補正特性の各分割レベルごとの差はヒストグラムデータＨ(ｎ)に相当するので、階調補正特性ＳＨの各分割レベルの傾きは各分割レベルのヒストグラムデータＨ(n)で表されることになる。
【００３８】
マイクロコンピュータ４でヒストグラムが算出されている間に入力信号Sinはフレームメモリ１１に貯えられる。
【００３９】
階調補正手段５ではマイクロコンピュータ４で算出した階調補正特性に従ってフレームメモリ１１に貯えられていた１画面分の入力信号Sinに対して階調補正してコントラストが改善された階調補正信号Seqが出力される。
【００４０】
階調補正処理は、入力信号Sinに対してヒストグラム検出手段３と同じ分割レベルごとに、ゲインＡ(n)とオフセットＢ(n)が与えられ、以下の数２に示す関係による折れ線近似から出力信号Ｓeqとして出力される。
【００４１】
【数２】
Ｓeq＝Ａ(n)×(Ｓin−Ｓ(n))＋Ｂ(n)
ここで、Ａ(n)＝(ＳＨ(n+1)−ＳＨ(n))／(Ｓ(n+1)−Ｓ(n))、Ｂ(n)＝ＳＨ(n)であり、Ｓ(n)≦Ｓin＜Ｓ(n+1)である。
【００４２】
図２(c)にＳＨ(n)、Ｓ(n)の関係を示す。
【００４３】
また、フレームメモリ１１から出力された入力信号Ｓinは第１の高周波成分抽出回路２に入力される。第１の高周波成分抽出回路２としては２次元のハイパスフィルタが用いられる。水平ｘ、垂直ｙの２次元の入力信号をＳ(x,y)とすると、２次元ハイパスフィルタの出力信号Ｓhi(x,y)は、次に示す数３で表される。
【００４４】
【数３】
Ｓhi(x,y)=Ｓ(x,y-1)+Ｓ(x-1,y)+Ｓ(x+1,y)+Ｓ(x,y+1)-4・Ｓ(x,y)
ここで、Ｓ(x,y)に対しＳ(x,y-1)やＳ(x,y+1)などの垂直方向のシフトに関しては、一般的にＨメモリ等が用いられるが、第１の高周波成分抽出回路２の場合には、フレームメモリ１１から３ラインの信号Ｓ(x,y)、Ｓ(x,y-1)、Ｓ(x,y+1)を直接得ることが出来る。
【００４５】
このような２次元ハイパスフィルタ処理により、第１の高周波成分抽出回路２から２次元の高周波信号Ｓhi1が出力される。この２次元の高周波信号Ｓhi1は波形調整回路１０aに入力され、マイクロコンピュータ４により設定されたゲインで増幅され、またコアリング処理などの波形調整処理が施され、出力信号Ｓhi1oとして出力される。
【００４６】
次に階調補正手段５から出力された階調補正信号Ｓeqは第２の高周波成分抽出回路６に入力され、第１の高周波成分抽出回路２と同様、２次元のハイパスフィルタ処理により高周波信号Ｓhi2が出力される。この２次元の高周波信号Ｓhi2は波形調整回路１０bに入力され、マイクロコンピュータ４により設定されたゲインで増幅され、またコアリング処理などの波形調整処理が施され、出力信号Ｓhi2oとして出力される。
【００４７】
加算器７では階調補正手段５の出力信号であるＳeqと波形調整回路１０ａから出力される第１の高周波信号Ｓhi1oと波形調整回路１０bから出力される第２の高周波信号Ｓhi2oが加算され、出力信号Ｓoutとして出力端子８から出力される。
【００４８】
図３に各部の信号波形を示す。図３において、(ａ)は入力信号Ｓin、(ｂ)は階調補正信号Ｓeq、(ｃ)は第１の高周波信号Ｓhi1、(ｄ)は第２の高周波信号Ｓhi2、(ｅ)は出力信号Ｓout、(ｆ)は従来の階調補正装置の出力信号である。ただし、図３の（ａ）〜（ｆ）において、横軸は信号が表す画像内の位置であり、縦軸は指定された位置における階調レベルを表している。また、図３の（ａ）に示す入力信号Ｓｉｎは、前述したように図２の（ａ）に示すヒストグラムを持つものとする。
【００４９】
そうすると、図３(ａ)のＳinのような信号に対し階調補正処理により、図３(ｂ)のように傾きの急な部分は高周波成分が強調され、傾きの緩やかな部分は高周波成分が抑圧される。図３(ｂ)の階調補正信号Ｓeqに図３(ｃ)の階調補正処理されていない信号から得られる第１の高周波信号Ｓhi1と図３(ｄ)の階調補正処理後の信号から得られる第２の高周波信号Ｓhi2を合成して得られる合成信号Ｓoutは、傾きの急な部分は高周波成分が強調されるとともに、傾きの緩やかな部分にも高周波成分が残っている。それに対し、図３(ｆ)に示す従来の階調補正装置の出力信号は傾きの緩やかな部分は高周波成分が残っているものの、傾きの急な部分の高周波成分が不十分である。
【００５０】
以上のように、本実施の形態の効果は、階調補正されていない高周波信号と、階調補正された高周波信号を階調補正信号と合成することにより、従来の技術で説明した階調補正装置と同様に階調補正により階調特性が抑圧された部分でも解像感の劣化が少ない上に、さらに階調補正により階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない階調補正装置を得ることが出来るというものである。
【００５１】
（実施の形態２）
実施の形態１で第2の高周波成分抽出回路では、２次元の高周波信号を得るために、通常Ｈメモリが必要とされる。このようなＨメモリはＬＳＩ設計において、チップ面積の増大によるコスト増の大きな要因となる。
【００５２】
以下、本発明の実施の形態２の階調補正装置について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施の形態では、階調補正されていない高周波信号に対し、階調補正手段における階調補正の特性を与えることにより、階調補正された高周波信号を得、階調補正信号と合成することにより、階調補正により階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない階調補正装置を得ることが出来る階調補正装置について説明する。
【００５４】
図４は本発明の実施の形態２の階調補正装置の構成を表す構成図である。
【００５５】
図４において１２は乗算器である。
【００５６】
実施の形態２において、ヒストグラム検出手段３、フレームメモリ１１、高周波成分抽出手段としての高周波成分抽出回路２の動作は実施の形態１に準じるので、ここでは省略する。
【００５７】
なお、本実施の形態の高周波成分抽出回路２は本発明の高周波成分抽出手段の例であり、本実施の形態の乗算器１２は本発明の高周波信号階調補正手段の例である。
【００５８】
次に、このような本実施の形態の動作を説明する。
【００５９】
階調補正手段５ではマイクロコンピュータ４で算出した階調補正特性に従ってフレームメモリ１１に貯えられていた１画面分の入力信号Sinに対して階調補正してコントラストが改善された階調補正信号Seqが出力される。
【００６０】
階調補正処理は、入力信号Ｓinに対してヒストグラム検出手段３と同じ分割レベルに応じて変化するゲインＧが与えられ、以下の数４に示す関係による折れ線近似から出力信号Ｓeqとして出力される。
【００６１】
【数４】
Ｓeq＝Ｇin×Ｓin
ここで、Ｇin＝Ｇ(n)+(Ｇ(n+1)-Ｇ(n))・(Ｓin−Ｓ(n))／(Ｓ(n+1)−Ｓ(n))、Ｇ(n)＝ＳＨ(n)/Ｓ(n)であり、Ｓ(n)≦Ｓin＜Ｓ(n+1)である。
【００６２】
図５(a)にＳＨ(n)、Ｓ(n)の関係を、図5(b)にＧ(n)、Ｓ(n)とＧin、Ｓinの関係を示す。このようにして入力信号Ｓｉｎから出力信号Ｓｅｑを求めた場合、出力信号Ｓｅｑを入力信号Ｓｉｎについての２階微分が連続になる。
【００６３】
実施の形態２では入力信号を直線補間するのではなく、信号に与えるゲインを直線補間しているので、得られる階調特性は滑らかなカーブを描く。このため、入力信号に対する折れ線近似の影響で発生する偽信号を抑圧できる。
【００６４】
階調補正手段５で各画素の入力信号Ｓinに与えられるゲインＧinは、高周波信号階調補正手段としての乗算器１２に入力され、同じタイミングの高周波信号Ｓhi1と掛け合わされて、第2の高周波信号Ｓhi2が出力される。
【００６５】
波形調整回路１０以降の動作は実施の形態１に準じるのでここでは省略する。
【００６６】
各部の信号波形は階調補正特性が曲線で表されるようになる以外は実施の形態１の各部の信号波形と同様である。
【００６７】
本実施の形態の効果は、階調補正されていない高周波信号に対し、階調補正手段における階調補正の特性を与えることにより、階調補正された高周波信号を得、階調補正信号と合成することにより、階調補正により階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない階調補正装置を得ることが出来るというものである。
【００６８】
また、本実施の形態の別の効果は、階調補正後の高周波信号Ｓhi2を乗算器１２により実現しているので、回路規模の大きなＨメモリ等の遅延素子を削減する事ができるというものである。
【００６９】
また、本実施の形態の更に別の効果は、入力信号を直線補間するのではなく、信号に与えるゲインを直線補間しているので、得られる階調特性は滑らかなカーブを描き、入力信号に対する折れ線近似の影響で発生する偽信号を抑圧することができるというものである。
【００７０】
（実施の形態３）
実施の形態１および２において階調補正のかからない第１の高周波信号と階調補正のかかった第2の高周波信号をそれぞれ加算している。
【００７１】
本実施の形態では、高周波信号ゲイン算出手段で入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲインを算出することにより、高周波信号を1系統にし、回路規模の削減と制御の容易さを得ることが出来る階調補正装置について説明する。
【００７２】
以下、本発明の実施の形態３の階調補正装置について、図面を参照しながら説明する。
【００７３】
図６に実施の形態３の階調補正装置の構成を示す。図６において１３は高周波信号ゲイン算出手段である。
【００７４】
実施の形態３において、ヒストグラム検出手段３、フレームメモリ１１、高周波成分抽出回路２、階調補正手段５、マイクロコンピュータ４の動作は実施の形態２に準じるのでここでは省略する。
【００７５】
なお、本実施の形態の乗算器１２は本発明の高周波信号ゲイン調整手段の例である。
【００７６】
次にこのような本実施の形態の動作を説明する。
【００７７】
ここでは、高周波信号ゲイン算出手段１３の動作について詳しく説明する。高周波信号ゲイン算出手段１３は階調補正手段５で各画素の入力信号Ｓinに与えられるゲインＧinを入力し、特定の定数ゲインＧ0と加算して、Ｇout=Ｇin+Ｇ0として出力される。ここでＧinは高周波成分に与える階調補正特性であるが、Ｇ0はＧinに対して、階調補正特性を与えない高周波成分に対するゲインに相当する。Ｇ0としては、Ｇinの平均値程度に選ぶのが好ましい。図７にＧin、Ｇ0、Ｇoutの関係を示す。
【００７８】
高周波信号ゲイン算出手段13から出力されたゲインＧoutは、乗算器１２に入力され、同じタイミングの高周波信号Ｓhi1と掛け合わされて、高周波信号Ｓhi3が出力される。
【００７９】
図８に各部の高周波成分の信号波形を示す。図８において、(a)は階調補正されない第１の高周波信号Ｓhi1、(b)は高周波信号階調補正手段としての乗算器１２の出力信号Ｓhi3である。比較のため、図８(c)に実施の形態１における階調補正された高周波信号Ｓhi2を示す。図８(ｂ)のＳhi3はＳhi1とＳhi2を加算したような波形になる。
【００８０】
Ｓhi3は波形調整回路１０に入力され、マイクロコンピュータ４により設定されたゲインで増幅され、またコアリング処理などの波形調整処理が施され、出力信号Ｓhi3oとして出力される。
【００８１】
加算器７では階調補正手段５の出力信号であるＳeqと波形調整回路１０から出力される高周波信号Ｓhi3oが加算され、出力信号Ｓoutとして出力端子８から出力される。
【００８２】
本実施の形態の効果は、高周波信号ゲイン算出手段で入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲインを算出することにより、高周波信号を1系統にし、回路規模の削減と制御の容易さを得るというものである。
【００８３】
（実施の形態４）
図９に実施の形態４の階調補正装置の構成を示す。図９において１４はレベルディペンド制御回路、１５はガンマ補正回路である。
【００８４】
実施の形態４において、ヒストグラム検出手段３、フレームメモリ１１、高周波成分抽出回路２、階調補正手段５、マイクロコンピュータ４、階調補正手段５、高周波信号ゲイン算出手段１３の動作は実施の形態３に準じるのでここでは省略する。
【００８５】
次にこのような本実施の形態の動作を説明する。
【００８６】
階調補正手段５から出力される階調補正信号Ｓeqはガンマ補正回路１５に入力され、ガンマ補正信号Ｓrとして出力される。それとともに階調補正手段５から出力される階調補正信号Ｓeqはレベルディペンデント制御回路１４に入力され、入力信号レベルに応じたレベルディペンドゲインＧlvが出力される。Ｇlvは入力信号のレベルに応じて変化するゲインで、ガンマ補正回路に１５におけるガンマカーブに対応した、低輝度部では大きく高輝度部では小さくなるような特性や、ノイズ成分抑圧のための低輝度レベルのゲイン抑圧、ガンマ補正による高輝度部の解像度劣化に対応する高輝度部のゲイン強調などの特性が与えられている。
【００８７】
次に、高周波信号ゲイン算出手段13から出力されたゲインＧoutは、高周波信号階調補正手段としての乗算器１２aに入力され、同じタイミングのレベルディペンドゲインＧlvと掛け合わされて、高周波ゲインＧout2が出力される。
【００８８】
乗算器１２aから出力された高周波ゲインＧout2は、同じタイミングの高周波信号Ｓhi1と掛け合わされて、高周波信号Ｓhi3が出力される。
【００８９】
Ｓhi3は波形調整回路１０に入力され、マイクロコンピュータ４により設定されたゲインで増幅され、またコアリング処理などの波形調整処理が施され、出力信号Ｓhi3oとして出力される。
【００９０】
加算器７ではガンマ補正回路１５の出力信号であるＳrと波形調整回路１０から出力される高周波信号Ｓhi3oが加算され、出力信号Ｓoutとして出力端子８から出力される。
【００９１】
本実施の形態の効果は、高周波信号ゲイン算出手段で入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲインを算出することにより、高周波信号を1系統にし、回路規模の削減と制御の容易さを得るというものである。
【００９２】
なお、実施の形態１から４においてヒストグラム検出手段３で検出したヒストグラムデータＨ(n)から階調補正特性ＳＨ(ｎ)を算出する階調補正特性算出手段としてマイクロコンピュータ４を用いたが、このマイクロコンピュータ４の動作の一部または全てをハードウェア、その他の手段で実現しても同様の効果が得られる。
【００９３】
さらに、実施の形態１から４では、ヒストグラム検出および階調補正の分割レベルを等間隔に設定したが、低輝度部を細かく、高輝度部を粗くするように設定しても良い。分割レベルの幅を細かくした部分の制御は当然の事ながら細かな制御が可能となる。ガンマ補正により低輝度部の信号の階調特性を強調するするビデオカメラなどでは、低輝度部の分割を細かくすることは有効である。
【００９４】
さらに、実施の形態１から４では信号の分割レベルを１６分割としたが、それよりも多くても少なくても良い。分割数が多いほど細かな制御が可能となるが、階調補正特性算出に必要な処理量が大きくなり、マイクロコンピュータやハードウェアに負荷がかかる。
【００９５】
さらに、実施の形態１から４ではヒストグラムデータ抽出の間に入力信号をフレームメモリに蓄積しているが、動画撮影の場合には、現在入力中の信号よりも前のフレームの画面から抽出したヒストグラムデータで、階調補正を施す事ができるので、フレームメモリを削除する事ができる。
【００９６】
さらに、実施の形態１から４における、一部またはすべての動作をソフトウェアで実現しても同様の効果が得られる。この場合、信号処理に時間がかかるが、静止画の処理の場合には実現可能である。
【００９７】
さらに、実施の形態２から４では、階調補正前の信号から高周波成分を抽出し、その信号に対して階調補正特性をかけているが、階調補正後の信号から高周波成分を抽出し、階調補正の逆特性をかけた信号を用いても同様の効果を得る事ができる。
【００９８】
さらに、本発明の階調補正装置の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム及び／またはデータを担持した媒体であって、コンピュータにより処理可能なことを特徴とする媒体も本発明に属する。
【００９９】
さらに、本発明の階調補正装置の全部または一部の手段の全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム及び／またはデータであることを特徴とする情報集合体も本発明に属する。
【０１００】
さらに、本発明のデータとは、データ構造、データフォーマット、データの種類などを含む。また、本発明の媒体とは、ＲＯＭ等の記録媒体、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波等の伝送媒体を含む。また、本発明の担持した媒体とは、例えば、プログラム及び／またはデータを記録した記録媒体、やプログラム及び／またはデータを伝送する伝送媒体等を含む。また、本発明のコンピュータにより処理可能とは、例えば、ＲＯＭなどの記録媒体の場合であれば、コンピュータにより読みとり可能であることであり、伝送媒体の場合であれば、伝送対象となるプログラム及び／またはデータが伝送の結果として、コンピュータにより取り扱えることであることを含む。また、本発明の情報集合体とは、例えば、プログラム及び／またはデータ等のソフトウエアを含むものである。
【０１０１】
さらに、上記実施の形態のいずれかに記載の階調補正装置の全部または一部の手段、回路、ブロックの全部または一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム及び／またはデータを記録したプログラム記録媒体は、コンピュータにより読み取り可能であり、読み取られた前記プログラム及び／またはデータが前記コンピュータと協動して前記機能を実行するプログラム記録媒体であっても良い。
【０１０２】
このように、本実施の形態によれば、階調補正されていない高周波信号と、階調補正された高周波信号を階調補正信号と合成することにより、階調補正により階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない階調補正装置を得ることが出来る。
【０１０３】
また、本実施の形態によれば、階調補正されていない高周波信号に対し、階調補正手段における階調補正の特性を与えることにより、階調補正された高周波信号を得、階調補正信号と合成することにより、階調補正により階調特性が強調された部分でも解像感が劣化しない階調補正装置を得ることが出来る。
【０１０４】
また、本実施の形態によれば、階調補正後の高周波信号Ｓhi2を高周波信号階調補正手段により実現しているので、回路規模の大きなＨメモリ等の遅延素子を削減する事ができる。
【０１０５】
また、本実施の形態によれば、入力信号を直線補間するのではなく、信号に与えるゲインを直線補間しているので、得られる階調特性は滑らかなカーブを描き、入力信号に対する折れ線近似の影響で発生する偽信号を抑圧することができる。
【０１０６】
また、本実施の形態によれば、高周波信号ゲイン算出手段で入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲインを算出することにより、高周波信号を1系統にし、回路規模の削減と制御の容易さを得ることが出来る。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、階調補正により階調特性が強調された部分も相対的に解像間が劣化することがない階調補正装置、媒体及び情報集合体を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の階調補正装置の構成を表す構成図
【図２】実施の形態１の階調補正装置のヒストグラムデータと階調補正特性を示す特性図
【図３】実施の形態１の階調補正装置の各部の信号波形図
【図４】実施の形態２の階調補正装置の構成を表す構成図
【図５】実施の形態２の階調補正装置の階調補正特性を示す特性図
【図６】実施の形態３の階調補正装置の階調補正装置の構成を表す構成図
【図７】実施の形態３の階調補正装置の階調補正特性を示す特性図
【図８】実施の形態３の階調補正装置の各部の高周波信号の信号波形図
【図９】実施の形態４の階調補正装置の階調補正装置の構成を表す構成図
【図１０】従来の階調補正装置の構成を示す構成図
【符号の説明】
１．．．入力端子、
２．．．高周波成分抽出回路、
３．．．ヒストグラム検出手段、
４．．．マイクロコンピュータ、
５．．．階調補正手段、
７．．．加算器、
８．．．出力端子、
９．．．高周波成分抑圧回路、
１０．．．波形調整回路、
１１．．．フレームメモリ、
１２．．．レジスタ、
１３．．．高周波信号ゲイン算出手段、
１４．．．レベルディペンド制御回路、
１５．．．ガンマ補正回路

Claims

入力信号に非線形な階調特性を与えて階調補正を行い、階調補正信号を出力する階調補正手段と、
前記出力された階調補正信号において階調特性が抑圧された部分に関してその高周波成分の階調特性が抑圧されないように、かつ前記出力された階調補正信号の階調特性が強調された部分に関してその高周波成分の階調特性が強調されるように前記出力された階調補正信号を加工する加工手段とを備え、
前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出して、高周波信号を出力する高周波成分抽出手段と、前記出力された高周波信号に前記入力信号と実質上同等の階調特性で階調補正を行い、階調補正高周波信号を出力する高周波信号階調補正手段と、前記階調補正信号と前記高周波信号と前記階調補正高周波信号とを合成する信号合成手段とを有することを特徴とする階調補正装置。
入力信号に非線形な階調特性を与えて階調補正を行い、階調補正信号を出力する階調補正手段と、
前記出力された階調補正信号において階調特性が抑圧された部分に関してその高周波成分の階調特性が抑圧されないように、かつ前記出力された階調補正信号の階調特性が強調された部分に関してその高周波成分の階調特性が強調されるように前記出力された階調補正信号を加工する加工手段とを備え、
前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出して、高周波信号を出力する高周波成分抽出手段と、前記入力信号に与える階調補正特性を入力し、高周波成分抽出手段から出力される高周波信号に与えるゲインを算出する高周波信号ゲイン算出手段と、前記高周波信号ゲイン算出手段で得られたゲインにより前記高周波信号のゲインを調整する高周波信号ゲイン調整手段と、前記階調補正信号と高周波信号ゲイン調整手段から出力されるゲイン調整後の高周波信号を合成する信号合成手段とを有することを特徴とする階調補正装置。
前記高周波信号ゲイン算出手段は、前記入力した階調補正特性のゲインに所定の定数を加えたものを前記高周波信号に与えるゲインとすることを特徴とする請求項２記載の階調補正装置。
前記加工手段は、前記入力信号の高周波成分を抽出して、第１の高周波信号を出力する第１の高周波成分抽出手段と、
前記出力された階調補正信号の高周波成分を抽出して、第２の高周波信号を出力する第２の高周波成分抽出手段と、
前記階調補正信号と前記第１の高周波信号と前記第２の高周波信号とを合成する信号合成手段とを有することを特徴とする請求項１または２記載の階調補正装置。
前記階調補正特性は、前記入力信号を複数のレベルに分割した際の分割レベル内の代表点におけるゲインで表されるものであり、
前記階調補正手段は、前記入力信号に対応したゲインを前記代表点におけるゲインから補間処理によって得ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の階調補正装置。
前記補間処理は、前記出力信号の前記入力信号レベルに関する少なくとも２階微分が連続になるように行われることを特徴とする請求項５記載の階調補正装置。